JPH04264733A - 集積回路装置のバンプ電極用下地膜の形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は集積回路装置のフリップ
チップに外部接続用のいわゆるバンプ電極を電解めっき
法により設ける際に必要な下地膜を形成する方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、上述のバンプ電極は集積
回路装置を外部と接続するための金属の突出電極であっ
て、これを備えるフリップチップはチップをパッケージ
に一旦収納してから実装するよりも実装に要するスペー
スと手間を省ける利点があり、電子装置類の合理化のた
め広く採用されるに至っている。

【０００３】このバンプ電極は各集積回路装置をフリッ
プチップに単離する前のまだウエハの状態で作り込むの
がもちろん有利なので、ウエハ面を覆う窒化シリコン等
からなる保護膜の所定個所に窓を開口して集積回路の内
部接続用のアルミの配線膜の端部を露出させ、その上に
複合構成の金属の下地膜を介して数十〜百μｍの高さに
はんだ，銅，金等のバンプ電極用の金属を電解めっき法
により成長させることによって作り込むのが通例である
。よく知られていることであるが、図３と図４を参照し
ながらこのバンプ電極用金属を電解めっき法によって成
長させる要領を以下に簡単に説明する。

【０００４】図３はウエハ１内のバンプ電極１０が設け
られる個所のごく一部の拡大断面図であり、図示しない
個所に集積回路を構成するトランジスタやダイオード等
の回路要素が作り込まれており、ウエハ１の半導体表面
に付けられた酸化シリコン膜等の絶縁膜２の上にかかる
回路要素と接続されたアルミの配線膜３の端部が図示の
ように配設されているものとする。この配線膜３は通例
のように窒化シリコン等の保護膜４によって覆われるが
、バンプ電極１０を設けるためその配線膜３の端部上部
分に窓４ａを開口して配線膜３を露出させる。

【０００５】バンプ電極１０用の下地膜はいずれもごく
薄い金属膜である下側下地膜５と上側下地膜６からなる
ふつうは２層の複合構成とされる。この内のチタン等か
らなる下側下地膜５は各窓４ａ内で配線膜３のアルミと
それぞれ導電接触しかつウエハ１の全面を覆うように被
着され、銅等からなる上側下地膜６は窓４ａに対応する
個所にのみバンプ電極１０と同じ数十μｍ程度の径ない
しは角のサイズに形成される。バンプ電極１０用の金属
８を電解めっき法によって成長させるに当たっては、ま
ずめっき用のマスクとしてフォトレジスト膜７をウエハ
１の全面に塗着してフォトプロセスにより上側下地膜６
のみをそれから露出させ、次に下側下地膜５を負側めっ
き電極として利用しながら上側下地膜６が露出されたウ
エハ内の数千〜数万の個所にそれぞれバンプ電極用金属
８を電解めっきにより所望の高さまで一斉に成長させて
図示の状態とする。

【０００６】図４にこのようにバンプ電極１０が作り込
まれるウエハ１の図２に示したチップ領域とは異なる周
縁領域の電解めっき時の状態を示す。下側下地膜５はこ
の周縁領域をも覆い、その上にフォトレジスト膜７が塗
着されている。電解めっき時に下側下地膜５をめっき電
極としてめっき電源の負側端子に接続するために、鋭い
先端をもつ接続子９がフォトレジスト膜６を通してこの
周縁領域内のウエハ１の周方向に分布した複数個所で下
側下地膜５に図のように接続される。

【０００７】このようにしてバンプ電極１０用の金属８
をウエハ１の面内に一斉に成長させた後は、図３の状態
からまずフォトレジスト膜７を除去し、ついでバンプ電
極１０の相互間を電気的に接続している下側下地膜５を
上側下地膜６をマスクとして希釈ふっ酸液等を用いるエ
ッチングにより除去し、さらにウエハ１をスクライブし
てバンプ電極１０を備えるフリップチップに単離する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述のように配線膜３
と接続されたバンプ電極用金属８を電解めっき法により
成長させるため両者間に下側下地膜５と上側下地膜６が
介在され、下側下地膜５はめっき電極として，　上側下
地膜６はバンプ電極用金属８との接続用金属としてそれ
ぞれ利用されるが、上側下地膜６を前述のように各バン
プ電極１０に対応する個所にパターンニングするための
エッチングの際にウエハ１の周縁から配線膜３のアルミ
がいわゆるサイドエッチングされやすい問題がある。以
下、このサイドエッチングの様子を図５を参照して説明
する。

【０００９】図５は図４に対応するウエハ１の周縁領域
の断面であり、下側下地膜５の上に破線で示す上側下地
膜６をエッチングにより除去する際の状態を示す。もち
ろんこのエッチング時にはウエハ１を電解性のエッチン
グ液に浸漬する必要があり、その周縁でエッチング液を
介して配線膜３のアルミと上側下地膜６の例えば銅との
間に電池が形成されるので、この電池作用によってアル
ミが図のようにかなり大きく浸食されてサイドエッチン
グＳＥが発生しやすい。

【００１０】このサイドエッチングＳＥは上側下地膜６
の銅等とのイオン化傾向の差がとくに大きい配線膜３の
アルミに起こりやすく、下側下地膜５のチタン等に対す
る影響は少ない。また、ウエハ１の周縁領域内でも配線
膜３が図示のように保護膜４を介さずにごく薄い下側下
地膜５と直接に接触している部分があるとそこのアルミ
に対するサイドエッチングＳＥがとくに激しく起こる。

【００１１】上側下地膜６のパターンニングのためのエ
ッチング工程中に配線膜３のアルミにかかるサイドエッ
チングＳＥが発生すると、その上の下側下地膜５が，　
さらにはそれとともに上側下地膜６が以後の工程中に容
易に剥がれてウエハ面の思いがけない所に付着するので
、フォトプロセス等に際してその汚染による欠陥が発生
しやすくなり、例えば図３のフォトレジスト膜７に対す
るフォトプロセス中に上側下地膜６の表面が汚染される
と、電解めっきによりバンプ電極用金属８が正常に成長
しなくなって不良バンプ電極が発生する。

【００１２】本発明の目的は、かかる問題点を解決して
配線膜に対するサイドエッチングを発生させることなく
、集積回路装置のバンプ電極用の金属を電解めっき法に
より成長させるための下地膜を形成することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この目的は本発明によれ
ば、前述のように集積回路装置用ウエハの表面を覆う保
護膜に開口された窓内で集積回路の配線膜とそれぞれ接
続されるバンプ電極の金属を電解めっき法により成長さ
せるために配線膜とバンプ電極用金属との間に介在させ
る複合構成の金属の下地膜を形成するに際し、ウエハの
集積回路装置用のチップ領域を除く周縁領域内では配線
膜の端面を露出させないように保護膜によって覆った状
態で各窓内で配線膜と導電接触するめっき電極用の下側
下地膜とこれをバンプ電極用金属と接続するための上側
下地膜とをウエハに全面被着し、上側下地膜をチップ領
域内の保護膜の窓の上側部分を残してエッチングによっ
て除去することにより達成される。

【００１４】なお、複合構成の下地膜中の下側下地膜用
金属にはチタンやクロームを用い、上側下地膜用金属に
は銅やパラジュウムを用いるのが有利である。

【００１５】また，上記の構成中にいう上側下地膜の除
去はエッチング液を用いるウエットエッチング法による
ことでよい。さらに、ウエハ内のチップ領域と周縁領域
との境界に設定されるスクライブゾーン内では保護膜を
除去した状態で下側下地膜を被着するのがよく、本発明
ではかかる場合にも周縁領域では配線膜の端面を露出さ
せないように必ず保護膜で覆った状態で下側下地膜が被
着される。

【００１６】

【作用】ウエハ内の集積回路装置用のチップ領域ではア
ルミの配線膜はすべてその上面はもちろん端面も必ず保
護膜や絶縁膜により覆われるが、ウエハの周縁領域では
従来は配線膜のアルミの端面が若干でも露出している個
所があり、上側下地膜のパターンニング時にエッチング
液がこのアルミの露出端面に接触してサイドエッチング
を起こしやすい。

【００１７】本発明はこの点に着目して、前項の構成に
いうようにウエハの周縁領域内では配線膜の端面を露出
させないように保護膜で覆って配線膜のアルミの露出端
面をなくした状態で下地膜を被着することにより、上側
下地膜のパターンニング時にエッチング液が配線膜のア
ルミの端面に接触することをなくし、従ってアルミのサ
イドエッチングが発生し得ないようにしたものである。

【００１８】

【実施例】以下、図を参照しながら本発明の実施例を説
明する。図１は本発明による集積回路装置のバンプ電極
用下地膜の形成方法をその主な工程ごとの状態で例示す
るウエハの一部拡大断面図、図２はその異なる態様を示
す電解めっき時のウエハの要部の断面図であり、これら
の図中の前に説明した図３以降に対応する部分には同じ
符号が付けられている。

【００１９】図１は同図（ａ）　に示すようにウエハ１
の周縁領域ＰＺとその隣りのチップ領域ＣＺとを含む部
分を断面で示すもので、この内のチップ領域ＣＺにはも
ちろん集積回路が作り込まれるが、図にはバンプ電極を
設けるべきその端の部分のみが示されている。このウエ
ハ１をスクライブラインＳＬの個所でスクライブするこ
とによってチップ領域ＣＺが各フリップチップに単離さ
れるものとする。

【００２０】図１（ａ）　の工程ではウエハ１の半導体
領域の表面に付けられた酸化シリコン膜や燐シリケート
ガラス膜である絶縁膜２の上に配設されたアルミの配線
膜３が図のようにパターンニングされる。チップ領域Ｃ
Ｚ内の配線膜３はもちろん集積回路と接続されたアルミ
の端部であって、その上に図３に示したようなバンプ電
極１０が設けられる。周縁領域ＰＺ内の配線膜３は従来
と異なり図示のようにウエハ１の周縁１ａに達しないパ
ターンに形成される。

【００２１】図１（ｂ）　の工程では窒化シリコン等の
保護膜４をウエハ１の全面上にプラズマＣＶＤ法等によ
り　０．５〜１μｍの厚みに被着した上でフォトエッチ
ングを施して図示のパターンに形成する。この際に、チ
ップ領域ＣＺ内の配線膜３上にはバンプ電極用の窓４ａ
が開口され、チップ領域ＣＺと周縁領域ＰＺの境界の前
述のスクライブラインＳＬの付近の保護膜４も除去され
、これによりいわゆるスクライブゾーンＳＺが設定され
る。周縁領域ＰＺ内の保護膜４は図示のようにウエハ１
の周縁１ａ付近に被着されないことが多いが、配線膜３
が上述のようにこの周縁１ａから引き込んだ位置にパタ
ーンニングされているのでその端面は必ず保護膜４によ
り覆われる。なお、保護膜４は図のように絶縁膜２の端
面をも覆うようにパターンニングするのが望ましい。

【００２２】図１（ｃ）　の工程では、例えばチタンの
　０．２μｍ程度の膜厚の下側下地膜５と，例えば銅の
　０．６μｍ程度の膜厚の上側下地膜６とがウエハ１の
全面にスパッタ法等により順次被着される。もちろんこ
の際に、下側下地膜５は保護膜４の各窓４ａ内で配線膜
３のアルミとそれぞれ接続される。

【００２３】図１（ｄ）　の工程では、上側下地膜６に
フォトエッチングを施してチップ領域ＣＺ内の保護膜４
の窓４ａの上側にこれをバンプ電極とほぼ同じ形状にパ
ターンニングする。この際、通例のようにフォトレジス
ト膜をマスクとし上側下地膜６が銅の場合例えば塩化ア
ンモニウムと過硫酸アンモニウムの混合水溶液によりウ
エットエッチングする。このエッチング時にウエハ１は
もちろんエッチング液中に浸漬されるが、配線膜３のア
ルミは保護膜３と下側下地膜５によって完全に覆われて
いるので従来のようにそのサイドエッチングは発生し得
ない。

【００２４】この図１（ｄ）　の工程以後は、前に図３
で説明した要領でフォトレジスト膜７をめっき用マスク
としてバンプ電極１０用の金属８，　例えばはんだが電
解めっき法により上側下地膜６上に成長される。前述の
ように下側下地膜５はこの電解めっきに際しめっき電極
として利用され、図１（ｄ）　に簡略に示す接続子９が
めっき電源との接続のために周縁領域ＰＺ内でこの下側
下地膜５に接触される。

【００２５】図２は下側下地膜５を接続子９を介してめ
っき電源に接続する上で有利な態様を示すものである。 この図２の例では周縁領域ＰＺ内の配線膜３の上の保護
膜４に図１（ｂ）　の工程で窓を開口して置き、下側下
地膜５をこの窓内で配線膜３と導電接触させる。接続子
９をフォトレジスト膜７と下側下地膜５を通してその先
端が配線膜３に食い込むまで押し付けることにより、そ
の下側下地膜５との接続抵抗を小さくすることができる
。なお、この接続部の下側下地膜５の上にさらに上側下
地膜６も部分的に残して置くようにすれば、接続子９と
下側下地膜５との接続を一層完全にすることができる。

【００２６】以上説明した実施例に限らず本発明は種々
の態様で実施をすることができる。例えば実施例では周
縁領域ＰＺ内で配線膜３を保護膜４により覆うようにし
たが、保護膜４にかわる別の絶縁膜で覆うようにしても
配線膜３のサイドエッチングを防止できる。このほか、
実施例中の記載はあくまで例示であって、必要に応じて
本発明をその要旨内で種々の態様で実施することができ
る。

【００２７】

【発明の効果】以上のとおり本発明では、ウエハ内の集
積回路装置用のチップ領域を除く周縁領域では保護膜に
よって配線膜の端面を露出させないよう覆った状態で，
各窓内で配線膜と導電接触するめっき電極用の下側下地
膜とこれをバンプ電極用金属に接続する上側下地膜をウ
エハに全面被着し、上側下地膜をチップ領域内の保護膜
の各窓の上側部分を残してエッチングにより除去するこ
とにより、上側下地膜のパターンニング時にエッチング
液が配線膜の端面に接触して電池効果によりそのアルミ
がサイドエッチングされるおそれをなくすことができる
。

【００２８】本発明を実施することにより、従来のよう
に配線膜のサイドエッチングのためウエハの周縁領域か
ら下地膜の剥離片が脱落し、フォトプロセス工程中の汚
染源になって前述のように不良バンプ電極が発生する等
のトラブルがほぼ根絶され、フリップチップの製造歩留
まりが向上する効果が得られる。なお、本発明を実施す
る上で工程数が増加する等の不都合はなんら生じない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるバンプ電極用下地膜の形成方法の
実施例を同図（ａ）　〜（ｄ）　に主な工程ごとの状態
で示す集積回路装置用ウエハの一部拡大断面図である。

【図２】本発明方法の異なる実施態様を示すウエハの要
部拡大断面図である。

【図３】本発明に関連してバンプ電極用金属の電解めっ
き時の状態を示すウエハの要部拡大断面図である。

【図４】従来方法におけるウエハの周縁領域における電
解めっき時の状態を示す断面図である。

【図５】従来方法の問題点を示すウエハの周縁における
配線膜のサイドエッチング状態を示す断面図である。

【符号の説明】

１　　　　集積回路装置用ウエハ ３　　　　配線膜 ４　　　　保護膜 ５　　　　下側下地膜 ６　　　　上側下地膜 ８　　　　バンプ電極用金属 １０　　　　バンプ電極 ＣＺ　　　　ウエハのチップ領域 ＰＺ　　　　ウエハの周縁領域 ＳＺ　　　　スクライブゾーン

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】集積回路装置用ウエハの表面を覆う保護膜
   に開口された窓内で集積回路の配線膜とそれぞれ接続さ
   れるバンプ電極の金属を電解めっき法により成長させる
   ため配線膜とバンプ電極用金属との間に介在させる複合
   構成の金属の下地膜を形成する方法であって、ウエハ内
   の集積回路装置用のチップ領域を除く周縁領域では保護
   膜によって配線膜の端面を露出させないように覆った状
   態で，各窓内で配線膜と導電接触するめっき電極用の下
   側下地膜と，これをバンプ電極用金属に接続する上側下
   地膜とをウエハに全面被着し、上側下地膜をチップ領域
   内の保護膜の各窓の上側部分を残してエッチングにより
   除去するようにしたことを特徴とする集積回路装置のバ
   ンプ電極用下地膜の形成方法。
2. 【請求項２】請求項１に記載の方法において、上側下地
   膜がエッチング液を用いるウエットエッチング法により
   除去されることを特徴とする集積回路装置のバンプ電極
   用下地膜の形成方法。
3. 【請求項３】請求項１に記載の方法において、チップ領
   域と周縁領域の境界に設定されるスクライブゾーン内で
   は保護膜を除去した状態で下側下地膜が被着されること
   を特徴とする集積回路装置のバンプ電極用下地膜の形成
   方法。